坐骨神经卡压对脊髓运动神经元及胶质细胞的影响

张增祥 任 宝 薛金伟 王晓东

(河北大学附属医院骨科，河北 保定 071000)

周围神经卡压综合征是外科常见疾病之一。卡压早期，神经内缺血、缺氧导致水肿，随着时间延长，神经束内血管进一步受压导致神经营养障碍，严重的引起瓦勒氏变性、束间黏连及永久性瘢痕，这是影响神经传导功能原因，也是选择神经内、外松解及局部药物治疗的依据〔1〕。董震等〔2〕研究表明，大鼠坐骨神经卡压后脊髓前角运动神经元及神经节细胞可发生一系列超微结构改变，并随卡压时间延长、卡压程度加重而加剧甚至死亡，对临床有很大指导作用。Ramon-Gueto等〔3〕表明神经胶质细胞对受损的神经元有保护和修复作用。本文采用经典坐骨神经慢性卡压模型〔4〕，于造模后不同时间取材，观察对应脊髓节段前角运动神经元细胞及胶质细胞光镜及超微结构变化。

1 材料与方法

1.1实验动物 健康清洁SD大鼠50只(180～220 g)，雌雄不限，由河北医科大学实验动物中心提供。

1.2模型制备与分组 经典大鼠坐骨神经慢性卡压模型的制备〔4〕：1%巴比妥钠(0.3 ml/100 g)腹腔注射，麻醉后仰卧固定于手术台板上，左侧为实验侧，右侧为对照侧，双下肢后外侧纵行切口显露坐骨神经，使用纵行剖开长10 mm、内径1.2 mm硅胶管于梨状肌下缘0.5 cm处套在坐骨神经上，9-0无创线缝合3针固定硅胶管，局部庆大霉素0.1ml缝合伤口，对照侧只显露坐骨神经，术后雌雄分笼饲养。分组：按照术后取材时间将成功制作模型大鼠随机分为5组，分别为12、18、24、30、36 w组，每组10只，光镜组：n=8，电镜组：n=2。

1.3取材和检测指标

1.3.1取材 术后12、18、24、30、36 w，1%巴比妥钠(0.3 ml/100 g)腹腔注射，开胸、降主动脉插管，下腔静脉胸段剪开放血，25 U/ml肝素盐水快速灌注至下腔静脉流出液体为无色，改用2%戊二醛磷酸缓冲液150 ml灌流，后路取L4～6节段脊髓。分别于光镜〔10%多聚甲醛(n=8)和电镜下观察(4%戊二醛磷酸缓冲液(n=2)〕固定。

1.3.2检测指标

1.3.2.1一般情况 伤口愈合情况：有无足底溃疡及自噬现象；大鼠毛色改变及肌萎缩状况。

1.3.2.2大体改变 观察局部坐骨神经卡压段神经外膜增生及粘连状况，卡压近端神经增粗情况；相应脊髓节段光泽度。

1.3.2.3光镜观察 HE、锇酸染色，光镜下(×100)计数左右侧脊髓前角α运动神经元数目，计算侧(左侧)与对照侧(右侧)细胞数目之比(L/R)〔5〕。

1.3.2.4电镜观察 手术显微镜下选取脊髓前角部位，固定、脱水，包埋、切片，醋酸、枸橼酸铅双染，日立H/7500透射电镜观察。

1.4统计学处理 采用SPSS10.0 for windows软件包，组内配对t检验，组间采用单因素方差分析。

2 结 果

2.1一般情况 术后实验动物伤口均Ⅰ期愈合，无感染及自噬现象；8 w后大鼠实验侧毛色发黄、失去光泽；12 w后，患足展趾功能受限，承重点移至膝关节，肌肉逐渐萎缩，无足底溃疡发生。

2.2大体观察 模型建立后各时间段脊髓外观无明显改变。各组在术后12、18、24、30、36 w均可见神经与周围粘连，增生结缔组织从远近两端逐渐包裹硅胶管，卡压远、近端神经增粗；30 w时近端增粗明显，质地变硬，结缔组织包裹全部硅胶管，36 w包裹进一步增厚。

2.3光镜观察 图1可见，实验侧与对照侧比较，脊髓前角α运动神经元数目在12 w无明显改变，在18、24、30、36 w分别减少7.46%、12.24%、16.83%、20.98%(P<0.05)(表1)，12、18、24、30、36 w脊髓前角α运动神经元数目之比分别为0.995 9±0.122，0.925 4±0.064，0.877 6±0.068，0.831 7±0.048，0.790 2±0.057。18 w观察到“卫星现象”， 30 w时在lamina Ⅸ前角运动α神经元明显减少。

2.4电镜观察 术后12 w可见线粒体肿胀，内质网扩张，溶酶体数量增多，核仁明显、染色质分布均匀，呈常染色质状态；术后18 w，线粒体肿胀加剧，内质网进一步扩张，溶酶体数量减少，核仁明显、深染，开始出现染色质边集，出现异染色体；术后24 w，线粒体内质网数目减少，核仁明显、深染，异染色质增多，核周隙开始出现增宽，溶酶体数量明显减少，′卫星现象′清晰可见；术后30、36 w，线粒体内质网进一步减少，核仁偏移消失，核周膜模糊，异染色质边集加重，溶酶体几近消失，提示细胞功能退化、消失；术后30 w，神经胶质细胞内细胞器明显减少，细胞膜结构不清，异染色质边集。见图2。

图1 卫星现象及前角运动α神经元

表1 实验侧与对照侧脊髓前角α运动神经元数目

图2 电镜观察

3 讨 论

在周围神经卡压后存在逆向轴浆流受阻，如程度轻，早期仍可满足神经元的需求，神经元并不发生死亡，仅在超微结构上可发生一些异常，本实验研究结果与之一致。分析其原因可能为：周围神经卡压程度逐渐加剧，逆向轴浆流受阻不断加重，导致靶器官对神经的营养作用不断减弱，而卡压近端神经侧支及神经胶质细胞提供的神经营养因子又不能代偿，最终将不能满足神经元代谢的需要，发生一系列形态、生化、代谢、方面的改变，据轴突损伤的程度，这种反应轻重不一，其归宿为：神经元短期变性后恢复为正常的神经元、神经元溃变 、神经元死亡〔6，7〕。

神经组织由神经元和神经胶质细胞组成，长期以来，人们只注意到胶质瘢痕不利的一面，神经变性通常导致反应性胶质增生，此时胶质细胞数量增加，代谢活动加强，胶质细胞及其突起可包围损伤和变性的神经结构，最终导致胶质瘢痕形成，胶质瘢痕妨碍神经轴突再生，但神经胶质细胞在神经组织修复与再生都起着十分重要的作用，神经胶质细胞可以合成和释放多种神经营养因子，如神经生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、层黏蛋白、纤维黏连蛋白以及其他细胞外基质成分，有维持神经元存活和促进神经突起生长作用〔8〕。神经胶质细胞与神经元的交互作用越来越引起人们的关注。许多实验证明，在神经变性、损伤早期胶质细胞反应性增生可能具有修复功能，本实验研究发现在神经卡压18 w开始出现“卫星现象”是对损伤的一种反应。此时胶质细胞释放神经因子，通过旁分泌作用于受损神经元，维持神经元存活，同时，神经胶质细胞能够摄取突触间隙的谷氨酸，再其独有的谷氨酰胺酶的作用下将谷氨酸转变成无毒的谷氨酰胺，改善缺血后神经元的存活。晚期，胶质细胞发挥清道夫作用，清除死亡细胞和碎片占据其残空间，形成胶质瘢痕，与本实验发现结果一致：在神经卡压30 w时，观察到脊髓Lamina Ⅸ区运动神经元几近消失，代之以神经胶质细胞浸润，电镜观察神经胶质细胞器减少，细胞膜结构不清、异染色质边集严重。究竟在神经损伤后多长时间内胶质细胞可以生成和释放神经营养因子，持续多长时间，神经胶质细胞的修复作用何时转变成抑制性屏障作用有待进一步研究。

4 参考文献

1纪 青，黄 捷，唐英翰.神经内松解术对周围神经卡压作用的实验研究〔J〕.中华手外科杂志，1996；12：53-6.

2董 震，成效好，顾玉东，等.坐骨神经卡压对腰脊髓神经元的影响〔J〕.中国修复重建外科杂志，1998；12(2)：113-6.

3Ramon-Gueto A，Corder MI，Santos-Benito FF，etal.Function recovery of paraplegic rats and motor axon regeneration in their spinal cords by a factory ensheathing glia〔J〕.Neuron，2000；(25)：425.

4Macdinnon SE，Dellon AL，Hudson AR,etal.A primate model for chomic nerve compression〔J〕.J Reconstr Microsurg,1985；1(3):185.

5尹宗生，顾玉东.臂丛根性损伤后脊髓前角α运动神经元数目变化的实验研究〔J〕.中华显微科杂志，1993；16(1)：41-2.

6Gillardon F，klimaschewski L，Wickert H,etal.Expression pattern of candidate cell death effector proteins Bax,Bcl,BCL-X,andC-jun in sensory and motor neurons following sciatic nerve transection in the rat〔J〕.Brain Res,1996；739(1-2)：244-50.

7Gu Y，Spasic Z，Wu W.The effects of remaining axon on motoneuron survival and NOS expression following axotomy in the adult rat〔J〕.Dev Neurosci，1997；19(3)：244-50.

8Robinson SR，Hampson EC，Munro MN，etal.Unidirectional coupling of gap junctions between neuroglia〔J〕.Science，1993；262(5136)：1072.